NASA 的James Webb 太空望远镜捕捉到了一颗远古超新星的红外光回波，揭示了星际尘埃和气体前所未有的三维细节。恒星之间的空间充满了气体和尘埃，它们的密度有高有低，除非被光照到，否则常常会被遮挡住。

韦伯拍摄的超新星光回波红外图像揭示了星际物质内部的详细结构，类似于宇宙CT扫描，揭示了空间的隐藏框架。 资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Jacob Jencson（加州理工学院/IPAC）

在仙后座，一颗超新星的闪光就像一盏宇宙聚光灯，照亮了这些星际物质。 美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）揭示了令人惊叹的新细节，包括可能由磁场形成的错综复杂的结、片和云。

很久以前，一颗大质量恒星的内核发生坍塌，释放出的冲击波撕裂了恒星，将其撕成碎片。 冲击波到达恒星表面时，爆发出强烈的 X 射线和紫外线，向太空发出强大的脉冲。 350 年后的今天，这束光终于到达了星际物质，照亮了它，温暖了它，并使它发出柔和的红外光。

美国国家航空航天局的詹姆斯-韦伯太空望远镜捕捉到了这种红外光的惊人细节，揭示了类似木纹的节疤和轮廓的复杂图案。 通过这些观测，天文学家首次绘制出星际尘埃和气体（即星际介质）的真实三维结构图。

科学项目首席研究员、位于帕萨迪纳的加州理工学院/IPAC的雅各布-詹克森（Jacob Jencson）说："看到这种程度的细节，我们感到非常震惊。"

小组成员、巴尔的摩太空望远镜科学研究所的乔希-皮克（Josh Peek）补充说："我们看到的层次就像洋葱。"我们认为，我们看到的每一个高密度尘埃区域，以及我们没有看到的大多数区域，内部都是这样的。 只是我们以前从未能够观察到它们的内部。"

这段延时视频使用了美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜（NASA's James Webb Space Telescope）的数据，重点展示了超新星残留物仙后座 A 附近的一个光回波的演变过程。光回波是恒星爆炸或爆发时产生的，它将光线闪烁到周围的星际尘埃团块中，使它们闪耀出不断扩大的图案。 韦伯望远镜精湛的分辨率不仅能显示出这些光回波中令人难以置信的细节，还能显示出它们在短短几周内的扩张情况--考虑到大多数宇宙目标在人的一生中都不会发生变化，这是一个非常短的时间尺度。 资料来源：NASA、ESA、CSA、STSCI、Jacob Jencson（加州理工学院/IPAC）、Joseph DePasquale（STSCI）韦伯的启示

研究小组在马里兰州国家港举行的美国天文学会第 245 次会议的新闻发布会上介绍了他们的发现。

"即使恒星消亡，它的光芒仍在宇宙中回荡。 自美国国家航空航天局（NASA）发射詹姆斯-韦伯太空望远镜以来，已经过去了非同寻常的三年。 每一幅图像，每一项发现，不仅展示了宇宙的壮丽，也展示了NASA团队的力量和国际合作的前景。 "美国国家航空航天局局长比尔-纳尔逊说："这项开创性的任务是美国国家航空航天局最大的国际空间科学合作，是美国国家航空航天局的智慧、团队精神和追求卓越的真实写照。能够监督这项不朽的工作是我们的荣幸，它是由全球数以千计的科学家和工程师孜孜不倦的奉献所铸就的。 这幅最新的图像完美地捕捉到了韦伯的永久遗产--一个通往过去的钥匙孔，一项将激励后世的使命。"

这些闪闪发光的宇宙幕布显示的是星际气体和尘埃，它们被很久以前一颗超新星的闪光弹爆炸加热。 这些气体随后发出红外光，这就是所谓的热光回波。 当超新星的光照以光速在太空中传播时，回声似乎在扩大。 美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜在超新星遗迹仙后座A附近三次观测到了这种光回波，实质上是对星际物质进行了三维扫描。 资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Jacob Jencson（加州理工学院/IPAC）

韦伯的NIRCam（近红外相机）拍摄的图像突出显示了一种被称为光回波的现象。 光回波是恒星爆炸或爆发时产生的，它将光线闪烁到周围的尘埃团中，使它们闪耀出不断扩大的图案。 可见光波长的光回波（例如在恒星V838 Monocerotis周围看到的光回波）是由于星际物质反射的光造成的。 相比之下，红外线波长的光回波是尘埃被高能辐射加热后发光造成的。

研究人员的目标是美国国家航空航天局（NASA）退役的斯皮策太空望远镜先前观测到的光回波。 它是在仙后座 A 超新星残骸--爆炸恒星的残骸--附近看到的数十个光回波之一。 光回声来自仙后座A后面的无关物质，而不是恒星爆炸时喷射出来的物质。

这张超新星残余仙后座 A 周围区域的背景图片是美国宇航局斯皮策太空望远镜于 2008 年发布的。研究人员利用斯皮策望远镜在三年时间里拍摄了该区域的多幅图像，从而得以研究大量的光回波。现在，美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）对其中一些光回波进行了更详细的成像。右下方的插图显示的是韦伯观测的一个时间段，而左边的插图显示的是2023年发布的超新星中央残余物的韦伯图像。资料来源：NASA，ESA，CSA，STScI

韦伯图像中最明显的特征是紧密的片状结构。 这些丝状结构的尺度非常小，大约只有400个天文单位，或者说不到光年的百分之一。 (天文单位，即 AU，是地球与太阳的平均距离。 海王星的轨道直径为 60 AU）。

皮克说："我们不知道星际介质有这么小尺度的结构，更不知道它是片状的。"

这些片状结构可能受到星际磁场的影响。 图像还显示了类似木纹结的密集、紧密缠绕区域。 这些可能代表了嵌在星际介质中更为精简的磁场中的磁性"岛屿"。

科学小组成员、太空望远镜科学研究所的 Armin Rest 解释说："这相当于医学 CT 扫描。我们有三张在三个不同时间拍摄的切片，这将使我们能够研究真正的三维结构。 这将彻底改变我们研究星际介质的方式。"

韦伯望远镜的 NIRCam 仪器拍摄的仙后座 A 附近的光回波图像，并附有罗盘箭头、比例尺和颜色键供参考。 向北和向东的罗盘箭头表示图像在天空中的方位。

刻度条标注的单位是光年，也就是光在一个地球年中传播的距离。 (光在一年内走过的距离等于光柱的长度）。 一光年约等于 5.88 万亿英里或 9.46 万亿公里。这幅图像显示的是不可见的近红外光波长，这些波长已被转换成可见光的颜色。 色键显示了收集这些光线时使用了哪些 NIRCam 滤光片。 每个滤光片名称的颜色是用来表示通过该滤光片的红外光的可见光颜色。

研究小组的科学计划还包括利用韦伯望远镜的MIRI （中红外仪器）进行光谱观测。 他们计划多次瞄准光回波，间隔数周或数月，观察光回波经过时的变化情况。

詹克森说："我们可以在同一片尘埃被回波照射之前、期间和之后对其进行观测，并试图寻找分子组成或状态的任何变化，包括一些分子甚至最小的尘埃颗粒是否被破坏。"

红外光回波也是极其罕见的，因为它们需要特定类型的超新星爆炸产生的短脉冲高能辐射。 美国宇航局即将推出的南希-格蕾丝罗曼太空望远镜将对银河系平面进行勘测，可能会发现更多红外光回波的证据，供韦伯望远镜进行详细研究。

詹姆斯-韦伯太空望远镜是有史以来最先进的太空科学观测站，旨在揭开太阳系的秘密，探索遥远的系外行星，研究宇宙的起源和结构。 作为美国国家航空航天局（NASA）、欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CSA）之间的合作项目，韦伯代表了全球为扩大人类对宇宙的认识而做出的努力。

编译自/scitechdaily